(57)【要約】      （修正有）【課題】  パソコンあるいはＰＤＡ等の情報端末機器等の内部に組込むアンテナにおいて、十分な帯域幅があり通信感度に優れ、しかも小型で構造がシンプルな多周波用アンテナを提供する。【解決手段】給電点（Ｐ１）を有する低周波側放射エレメント部（１ｂ）と高周波側放射エレメント部（１ａ）との接続点に突出部（２）を低周波側放射エレメント部（１ｂ）と平行に設け、高周波側放射エレメント部（１ａ）の他端を短絡部（３）を介してアースポイント（Ｐ２）を有するグランド板（４）接続して両者間にスリット（Ｓ）を形成し、最大共振点近傍に共振点を有する多周波用アンテナとして機能させる。なお、スリット（Ｓ）を挟んで高周波側放射エレメント（１ａ）の端部給電点（Ｐ１）と、グランド板（４）の縁部（４ａ）のアースポイント（Ｐ２）に給電用同軸ケーブル（５）を接続する。【選択図】  図２
2006311153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電点が付与されるエレメント部とアースポイントが付与されるグランド板とが短絡部を介して接続され、且つ、該エレメント部が該短絡部に接続された高周波側放射エレメントと、該高周波側放射エレメントの端部から折り返し状に延出し、更に、その端部が該高周波側放射エレメントとは逆方向に指向するような低周波側放射エレメントとを備え、該高周波側エレメント部と該グランド板と該短絡部とで形成されたスリットの開放部近傍に給電点及びアースポイントを設けた多周波用アンテナであって、該アンテナは更に、該低周波側放射エレメントの開始端から該低周波側放射エレメントと平行に、その端部が該低周波側放射エレメントと同一方向に指向するような突出部を有し、これにより、該突出部と該スリットとで該高周波側放射エレメントの共振点近傍に共振点が生起されることを特徴とする多周波用アンテナ。
【請求項２】
該給電点を該スリットの開放部に面したエレメントの角に、そして、該アースポイントを該スリットの開放部に面したグランド板の角に設けた請求項１に記載の多周波用アンテナ。
【請求項３】
該高周波側放射エレメントの幅が１〜５ｍｍである請求項１又は２に記載の多周波用アンテナ。
【請求項４】
該低周波側放射エレメントの幅が４ｍｍ以上で尚且つ該高周波側放射エレメントの幅より広い請求項３に記載の多周波用アンテナ。
【請求項５】
該突出部の長さが該高周波側放射エレメントの長さの０．５％〜１０％である請求項１〜４のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項６】
該突出部の幅が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項７】
該突出部と該スリットによる共振点が最大共振周波数乃至その近傍である請求項１〜６のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項８】
該スリットの幅が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）、携帯電話、あるいはＶＩＣＳなどの情報端末機器等に内蔵させる多周波用小型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線ＬＡＮあるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（近距離無線データ通信システム）搭載のＰＤＡ等においては、アンテナの多周波化とともに小型化の要求がますます強くなってきている。
そこで、本出願人は先に、図４に示すような多周波用小型アンテナを提案した（特願２００４−１０１３７４）。このアンテナにおいては、高周波側放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）と短絡部（３）とでスリット（Ｓ）を形成するとともに、同軸ケーブル（５）の内部導体をスリット（Ｓ）の開放端部に位置する給電点（Ｐ１）に、そして外部導体をアースポイント（Ｐ２）に接続し、エレメント部（１）に給電することによりスリット（Ｓ）が高周波側放射エレメント（１ａ）の共振点近傍に共振点を有するスリットアンテナとして機能するように工夫されている。なお、（１ｂ）は低周波側放射エレメントである。
しかるに、このアンテナにおいても、そこそこの通信品質は確保されるものの、用途あるいは設置環境によっては、帯域幅不足に起因する感度不良が生じることが判明した。この障害は、無線ＬＡＮ等で使用される周波数帯域（２ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）は勿論、それよりも低めの周波数帯域、特に携帯電話等で使用されているＷＡＮ帯域（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ及び１７１０ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚ）で起こりやすい。更に、使用周波数が低い場合、エレメント長が長くなるので、アンテナ形状・寸法が大きくなってしまい、機器によっては組み込めなくなる。
それゆえ、通信感度に優れ尚且つ、小型で構造がシンプルな多周波用アンテナが待ち望まれている。併せて、無線ＬＡＮ帯域のみならずＷＡＮ帯域においても適用可能な多周波用アンテナも待ち望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、十分な帯域幅を有することで通信感度に優れ、しかも小型で構造がシンプルな多周波用アンテナを提供することにある。
更に、本発明の他の課題は、無線ＬＡＮ帯域のみならずＷＡＮ帯域においても対応できる多周波用アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は、図４に示した多周波用アンテナの低周波側放射エレメントの上方（図面の上部）で、その端部から該エレメントと平行且つ同方向に指向する突出部を配するとき、この突出部と該スリット部との間で高周波側の帯域幅が広がるような相互作用が生じることを究明した。更に、低周波側放射エレメントの幅如何によっては低周波側での帯域幅を更に広がると言う事実も究明し、ＷＡＮ帯域での安定な通信感度を実現するに至った。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のアンテナでは、以下のような格別顕著な効果が奏される。
（１）上記突出部とスリット部との相互作用により、高周波側放射エレメントの共振点近傍での帯域幅が広がるとともに周波数特性（ＶＳＷＲ）が改善され、もって通信感度が向上する。
（２）低周波側放射エレメント幅を特に４ｍｍ以上で尚且つ高周波側放射エレメントの幅より広くすることにより、ＷＡＮ帯域での安定な送受信が実現する。
（３）放射エレメントの構成本数を増やすことにより、３周波以上の多周波アンテナに対しても容易に対応できる。
（４）平面アンテナだけでなく立体アンテナ等の各種形態のアンテナに対しても対応でき、多用途での適用が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、上述のスリットと突出部による共振点を最大共振周波数に設定した２周波対応のアンテナについて、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の２周波用アンテナの一例を示す正面図である。
図２は、図１のアンテナに給電用同軸ケーブルを取り付けた際の斜視図である。
図３は、２周波に対応した本発明のアンテナの周波数特性（ＶＳＷＲ）を示す図（グラフ）である。
図４は、２周波に対応した先願発明のアンテナの一例を示す斜視図である。
図１及び図２において、（１）は、エレメント部であり、共に細幅状の高周波側放射エレメント（１ａ）と低周波側放射エレメント（１ｂ）とからなる、いわゆるデュアルタイプとして図示されている。（２）は、後で詳述する細幅状の突出部、（３）は、高周波側放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）とを電気的に接続する短絡部である。その際、高周波側放射エレメント（１ａ）は短絡部（３）を介してグランド板（４）と平行に形成され、更に、該エレメント（１ａ）の終端部から接続部（Ａ）を経て低周波側放射エレメント（１ｂ）がＬ字状に折り返す形でグランド板（４）と平行に形成されている。この低周波側放射エレメント（１ｂ）の上部には、該エレメントの開始端から接続部（Ｂ）を経て前記細幅状の突出部（２）が低周波側放射エレメント（１ｂ）と同方向に配されている。そして、高周波側放射エレメント（１ａ）と短絡部（３）とグランド板（４）の縁部（４ａ）とでスリット（Ｓ）が形成される。
更に、（Ｌ）は高周波側放射エレメント（１ａ）の長さ、（Ｌ１）はスリット（Ｓ）の長さ、（Ｌ２）は高周波側放射エレメント（１ｂ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）との間隔（スリット幅）、（Ｌ３）は突出部（２）の長さ、（Ｌ４）は突出部（２）の幅、そして、（Ｐ１）はエレメント部（１）に給電するための同軸ケーブル（５）（図２）の内部導体を接続する給電点で、スリット（Ｓ）の開放部近傍に位置している。又、（Ｐ２）はケーブル（５）の外部導体を接続するアースポイントで、スリット（Ｓ）の開放部近傍に位置している。
本発明で特徴的なことは、スリット（Ｓ）単独の共振作用の利用に加えてスリット（Ｓ）と突出部（２）との相互作用を利用して高周波側放射エレメント（１ａ）の共振点近傍での帯域幅を更に広げながら周波数特性（ＶＳＷＲ）を改善することにより、アンテナ通信感度を大幅に向上させたことである。
この点について、以下に詳細に説明する。
本発明では、スリット部（Ｓ）での共振周波数を高周波側放射エレメント（１ａ）の共振周波数近傍の最大共振周波数とする。このことから、スリット（Ｓ）の長さ（Ｌ１）と突出部（２）の長さ（Ｌ３）を加算した長さ（Ｌ１＋Ｌ３）を、高周波側放射エレメント（１ａ）の長さ（Ｌ）近傍に設定する。これにより、スリット（Ｓ）と突出部（２）とで高周波側放射エレメント（１ａ）近傍の最大共振周波数で共振するので、スリット（Ｓ）単独の共振に、更にスリット（Ｓ）と突出部（２）との共振も加わるのでアンテナの帯域幅を更に広げることができる。
具体的に述べると、無線ＬＡＮ等の周波数帯域として２ＧＨｚ及び５ＧＨｚ（ギガヘルツ）が確保できるよう、高周波側放射エレメント（１ａ）の共振周波数に応じてスリット部（Ｓ）と突出部（２）の合計した長さ（Ｌ１＋Ｌ３）を調整して共振周波数を設定すればよい。この場合、突出部（２）の長さ（Ｌ３）が短いと帯域幅が広がらず、逆に、長いと周波数特性（ＶＳＷＲ）が悪化する。この点から、突出部（２）の長さ（Ｌ３）は、高周波側放射エレメント（１ａ）の長さ（Ｌ１）の１０％〜５０％程度に設定すればよい。具体的には、その長さ（Ｌ３）は０．５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２５ｍｍ程度であればよい。又、その幅（Ｌ４）は、帯域幅の拡大効果と寸法の拡大防止の両面を考慮して設定すればよい。具体的には、０．５ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜１．５ｍｍであり、通常は、高周波側放射エレメント（１ａ）又は低周波側放射エレメント（１ｂ）の幅と同じであればよい。
更に、本発明では、給電点（Ｐ１）及びアースポイント（Ｐ２）をスリット（Ｓ）の開放部近傍に位置させる。これにより、スリット（Ｓ）を最大共振周波数のスリットアンテナとして共振させることが可能となる。更に言えば、給電点（Ｐ１）及びアースポイント（Ｐ２）の位置が、スリット（Ｓ）の開放部に面した夫々の角部に位置している方が好ましい。この場合、同軸ケーブル（５）からスリット（Ｓ）への給電距離が短くなり、給電損失が少なくなるので、スリット（Ｓ）に誘起される電界強度が強くなり、感度が向上する。
又、スリット幅（Ｌ２）が広すぎると、スリット部（Ｓ）に誘起される電磁界が弱くなり、反対に、この間隔が狭すぎると干渉を起こす等の不安定状態になる。このことから、（Ｌ２）は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で調整することが好ましい。
【０００７】
次に、本発明のその余の構成について説明する。
本発明においては、エレメント部（１）の各放射エレメント（１ａ）、（１ｂ）の長さは採択しようとする波長の概ね１／４の長さに設定し、他方、その幅は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲から適宜採択する。但し、低周波側放射エレメント（１ｂ）の幅については、後述するように４ｍｍ以上で尚且つ高周波側放射エレメント（１ａ）の幅より広くする場合もある。更に、その厚さについては格段の制約はないが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度で十分である。又、高周波側放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）との間隔（Ｌ２）、高周波側放射エレメント（１ａ）と低周波側放射エレメント（１ｂ）との間隔、及び低周波側放射エレメント（１ｂ）と突出部（２）との間隔は、アンテナとしての安定した動作を確保するため、それぞれに１ｍｍ以上であることが好ましい。これらの間隔が０．１ｍｍ未満では干渉等の不安定現象が生じる懸念がある。
上述した放射エレメント（１ａ）、（１ｂ）の材質としては、洋白（白銅）、銅、鉄、黄銅等の導電性の金属が好ましい。これら放射エレメント（１ａ）及び（１ｂ）を含むアンテナの作成にあたっては、上記の金属の一枚板を打ち抜いて、該エレメントを、突出部（２）、短絡部（３）及びグランド板（４）と一体打ち抜き体としてもよい。あるいは、平板状絶縁性基板上に銅箔のような金属薄膜を貼り付けた状態で、該金属膜をエッチングして所望のアンテナ形状を得るのも有用である。
又、グランド板（４）については、安定したアンテナ動作を得るためには、グランド板（４）の必要最低面積（ｍｍ２）がλ／４＊λ／４（λは波長）以上を満足することが好ましい。したがって、より安定したアンテナ動作を望む場合には、スペースの許す限り、その面積を大きくすることが望ましい。短絡部（３）については、エレメント部（１）とグランド板（４）とを接続する機能を呈する限り、その形状は任意である。
給電用同軸ケーブル（５）としては、周知のフッ素樹脂被覆等の高周波同軸ケーブルが採用される。このケーブル（５）の内部導体の終端は、スリット（Ｓ）の開放部近傍、すなわち該ケーブル（５）が該開放端を跨ぐ状態で給電点（Ｐ１）に接続し、外部導体はグランド板（４）上に設けられたアースポイント（Ｐ２）に接続される。同軸ケーブル（５）を給電点（Ｐ１）及びアースポイント（Ｐ２）に接続するには、ハンダ付あるいは超音波接続等を利用すればよい。
以上の構成によるアンテナは、通常の無線ＬＡＮ等で使用される帯域においては十分な通信感度を呈するものの、携帯電話等で使用されるＷＡＮ帯域においては、十分な通信感度を呈しないことがある。この不利益を克服するには、低周波側放射エレメント（１ｂ）の幅を特に４ｍｍ以上で尚且つ高周波側放射エレメント（１ａ）の幅より広くなるように設定して、十分な電解強度を確保するのが有用である。ちなみに、図１〜図２では、このような幅設定がなされた例が示されている。
以上の態様は、スリット（Ｓ）と突出部（２）とによる共振点を最大共振周波数に設定した例であるが、該共振点は、任意且つ所望の共振周波数に設定されてもよい。又、この態様は２周波アンテナの例であるが、放射エレメントの構成本数に応じて３周波以上の多周波に展開できることは言うまでもない。更に、アンテナ自体は、上述の板金によるアンテナ以外にアンテナ取付け空間の状況に応じて立体アンテナあるいは平面アンテナに展開できることは言うまでもない。なお、スリット（Ｓ）と突出部（２）とを別の第３周波用エレメントとして設定することもでき、この場合は、図２の態様で３周波にも対応可能であることを付言しておく。
【実施例】
【０００８】
以下に、図１〜図２に示した２周波対応のアンテナを、ＷＡＮ帯域（８００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚ）を使用する携帯電話内蔵用として適用する例について示す。
1.  放射エレメント（１ａ）、（１ｂ）、突出部（２）、短絡部（３）、及びグランド板（４）の作成
先ず、高周波側放射エレメント（１ａ）として、１８００ＭＨｚの波長に対応する長さ（Ｌ）が７０ｍｍ、幅が１ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのエレメントを形成する。その際、高周波側放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）とは１．０ｍｍの間隔（スリット幅（Ｌ２））を開けて平行に配置した。又、短絡部（３）は、長さ３ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。
これにより、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）及び短絡部（３）とにより、幅（Ｌ２）１ｍｍ、長さ（Ｌ１）が６７ｍｍのスリット部（Ｓ）が形成された。
次に、低周波側放射エレメント（１ｂ）として、８９４ＭＨｚに対応した長さが８０ｍｍ、幅が５mm、厚さ０．４ｍｍのエレメントを、高周波側放射エレメント（１ａ）から接続部（Ａ）を経て該エレメント（１ａ）の端とは逆方向に指向するように形成した。この際、低周波側放射エレメント（１ｂ）は高周波側放射エレメント（１ａ）とは１ｍｍの間隔を開けて平行に配置した。
更に、低周波側放射エレメント（１ｂ）から接続部（Ｂ）を経て低周波側放射エレメント（１ｂ）と同方向に、長さ（Ｌ３）が２０ｍｍ、幅（Ｌ４）が１ｍｍの突出部（２）を設けた。この結果、突出部（２）とスリット部（Ｓ）とで共振周波数が１．８ＧＨｚの最大共振周波数で共振するアンテナとして機能させることができた。
このとき、エレメント部の材質は洋白（白銅）とし、一方、グランド板は、高さ８０ｍｍ、幅８０ｍｍ（低周波側エレメント（１ｂ）の長さに同じ）、厚さ０．４ｍｍの洋白とした。
又、給電点（Ｐ１）は、スリット（Ｓ）の開放部近傍、即ち図１に向かって、スリット（Ｓ）の開放部に面した高周波側放射エレメント（１ａ）の右下端角の位置に設け、一方、アースポイント（Ｐ２）の位置も、スリット（Ｓ）の開放部近傍、即ち図１に向かって、スリット（Ｓ）に面したグランド板（４）の縁（４ａ）の右上端角の位置とした。
２．アンテナの完成
最後に、給電用同軸ケーブル（５）として、外径１．１３ｍｍ、内部導体径０．２４ｍｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）被覆の高周波同軸ケーブルを用意し、その先端部で内部導体および外部導体を露出させた。そして、該ケーブル（５）がスリット（Ｓ）の開放部を跨ぐ形で、該内部導体の終端部を給電点（Ｐ１）に、そして該外部導体をアースポイント（Ｐ２）にそれぞれハンダにより接続することにより、図２に示す形状のパソコン内蔵用アンテナを得た。
このアンテナの帯域幅を測定したところ、図３に示すように、ＶＳＷＲが３以下の帯域が、低周波側の８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚで約３００ＭＨｚ、高周波側の１７１０ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚで７００ＭＨｚと十分に確保されており、十分な通信特性が得られた。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明のアンテナはコンパクトで、しかも安定した通信特性を呈するので、携帯電話の他に、ＰＤＡ、或いはＶＩＣＳ等の各種情報端末機器のみならず通信機能を有した情報家電、更には自動車関連機器へも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】２周波に対応した本発明のアンテナの一例を示す正面図である。
【図２】図１のアンテナに給電用同軸ケーブルを取り付けた際の斜視図である。
【図３】２周波に対応した本発明のアンテナの周波数特性（ＶＳＷＲ）を示す図（グラフ）である。
【図４】２周波に対応した、先願発明のアンテナの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１１】
１            エレメント部
１ａ          高周波側放射エレメント
１ｂ          低周波側放射エレメント
２            突出部
３            短絡部
４              グランド板
４ａ          グランド板（４）の縁部      
５            給電用同軸ケーブル
Ａ            高周波側放射エレメント（１ａ）と低周波側放射エレメント（１ｂ）との接続部
Ｂ            低周波側放射エレメント（１ｂ）と突出部（２）との接続部
Ｓ            スリット
Ｌ            高周波側放射エレメント（１ａ）の長さ
Ｌ１          スリット（Ｓ）の長さ
Ｌ２          スリット（Ｓ）の幅
Ｌ３          突出部（２）の長さ
Ｌ４          突出部（２）の幅
Ｐ１
給電点
Ｐ２          アースポイント
【図１】
2006311153.tif 000003
【図２】
2006311153.tif 000004
【図３】
2006311153.tif 000005
【図４】
2006311153.tif 000006